ANITA detektor püüab Antarktika jäält raadiosignaale, mis eiravad füüsikaseadusi.

NASA Antarktikas tehtud eksperiment on tuvastanud jääst väljuvaid raadiosignaale nurkade all, mis on praeguse füüsikaseaduste kohaselt võimatud. ANITA detektori poolt aastatel 2016–2018 tehtud avastus, mis on nüüd avaldatud ajakirjas ... Physical Review Letters, tõstatab tõsiseid küsimusi selle kohta, mida me kosmiliste osakeste kohta teame. Signaalid näivad tulevat Maa seest, läbides kilomeetreid kivimit, mis ei tohiks füüsiliselt võimalik olla. See müsteerium on vallandanud ülemaailmse teadusliku arutelu ja ajendanud uute instrumentide väljatöötamist edasiseks uurimiseks.

Märgid, mis eiravad füüsikaseadusi

Antarktika stratosfääris riputatud detektor on jäädvustanud võimatuid signaale: jää seest väljuvaid raadiolaineid. ANITA (Antarktika impulsstransientantenna) eksperiment, mis oli loodud atmosfääriga kokkupõrkuvate kosmiliste osakeste impulsside püüdmiseks, salvestas signaale, mis tulid horisondi all kuni 30-kraadise nurga alt. Praeguste mudelite kohaselt oleks iga sellel trajektooril kulgev signaal läbinud tuhandeid kilomeetreid Maa kivimit, mis peaks kõik lained täielikult neelama.

Stephanie Wissel, Penn State'i teadur ja ANITA meeskonna liige, selgitab, et tuvastatud impulsid „Nad ei käitunud nagu pinnapeegeldused, vaid justkui oleksid nad otse Maa seest välja ilmunud.“See anomaalia on vastuolus sellega, mida me teame neutriinode ja teiste suure energiaga osakeste kohta, mis, kuigi nad võivad läbida ainet, ei tee seda nendes tingimustes või sellise intensiivsusega.

Anomaalsed sündmused ei olnud üksikud. Aastatel 2016–2018 salvestas ANITA mitu sellist signaali, mis ajas füüsikud segadusse ja tekitas hulga hüpoteese. Lained ei vastanud teadaolevatele simulatsioonidele ega atmosfääri tagasilöökidele. See viis uurimiseni võimalusest, et need võivad olla seni avastamata osakesed või isegi tundmatud interaktsioonid, mis võivad nõuda osakestefüüsika ümbermõtestamist.

Hüpotees, mis on kõikuma löömas

Mõned teadlased pakkusid välja isegi radikaalseid teooriaid, näiteks paralleeluniversumi olemasolu, kus aeg kulgeb tagasi. Teadusringkonnad on aga olnud ettevaatlikud. Argentinas asuv Pierre Augeri observatoorium, maailma suurim kosmilise kiirguse detektor, analüüsis 7,6 aasta jooksul enam kui 15 miljonit sündmust, leidmata tõendeid eksootiliste osakeste kohta, mis selliseid teooriaid kinnitaksid.

ANITA juhtivteadur Peter Gorham on kutsunud üles ettevaatlik sensatsiooniliste pealkirjade eesja tuletas meelde, et „vahetu seletuse mitteleidmine ei tähenda, et peaksime erakorralisi asju esile kutsuma.“ Teadus, väidab ta, Esmalt peate ammendama kõik võimalikud tavapärased põhjused. Nende hulka kuuluvad instrumenteerimisvead, halvasti mõistetud atmosfäärinähtused või isegi uut tüüpi neutriinode interaktsioonid jääga.

Sellest hoolimata jääb häiriv asi samaks: Nähtus on kordunud rohkem kui üks kord, erinevatel lendudel ja piisava selgusega, et välistada tehnilised rikked. Teadusringkond leiab end skeptitsismi ja lummuse vahelisest viljakast pingest.

IceCube seda ei näe.

Üks element, mis mõistatust veelgi keerulisemaks teeb, on see, et teine ​​suur Antarktika detektor, IceCube, pole midagi sarnast salvestanud. Amundsen-Scotti jaamas jää all asuv IceCube on loodud ülikõrge energiaga neutriinode tuvastamiseks jää sisse maetud optiliste andurite abil. Seni pole selle mõõtmised ANITA omadega ühtinud.

See avab kaks võimalust: kas ANITA on tuvastanud nähtuse, mida IceCube oma konfiguratsiooni tõttu salvestada ei suuda, või vastavad ANITA signaalid äärmiselt haruldased või suunatud mööduvad nähtusedKahe instrumendi lahknevus takistab praegu sõltumatut valideerimist, mis oleks oluline kinnitamaks, et tegemist ei ole metodoloogiliste vigade ega artefaktidega.

Uute andmete vajadus on ajendanud PUEO (ülikiire energiaga vaatluste kasulik koormus) arendamist. NASA poolt välja töötatud ANITA otsene järeltulija. See uus detektor, mis on veelgi tundlikum ja täpsem, on varustatud täiustatud antennide, tugevamate tuvastusalgoritmide ja parema häirete välistamise võimega. Selle turuletoomine on kavandatud lähiaastateks, lootuses heita valgust sellele, mis praegu on mõistatus.

Mis on kaalul: füüsika ise

Avastus pole pelgalt tehniline haruldus: see seab kahtluse alla osakestefüüsika aluseks oleva teoreetilise raamistiku. Kui ANITA andmed kinnitust leiavad, tähendaks see, et On osakesi, mis on võimelised läbima kilomeetreid kivimit ilma nõrgenemata.või et on olemas interaktsioone, mida me standardmudeli piirest väljapoole veel ei mõista. See oleks revolutsioon, mis on võrreldav neutriino avastamise või Higgsi bosoni kinnitamisega.

Lisaks võiksid need kummitusosakesed reisida üle planeedi justkui oleks see läbipaistev, mis muudaks meie võimet universumit jälgida. Tegelikult on mõned astrofüüsikud väitnud, et me võiksime silmitsi seista universumi äärmuslike sündmuste kosmilised sõnumitoojad, näiteks mustade aukude või aktiivsete galaktikatuumade kokkupõrked.

Aga seni, kuni andmeid on vähe ja need on vastuolulised, teadusringkonnad tegutsevad ettevaatlikult. Tundmatu lävi on avanenud, kuid selle ületamine nõuab rohkem katsetamist, rohkem jälgimist ja rohkem kannatlikkust.

Võimatu alla nulli

Märgis, mis ei peaks eksisteerima, on midagi sügavalt häirivat. See seab meid vastamisi selle piiridega, mida me arvame end teadvat, nii kauges keskkonnas nagu Antarktika ja nii tabamatu sagedusega, et see vaevu jälgi jätab. Justkui universum räägiks meiega sosinates, mida me pole veel dešifreerinud.

ANITA on saavutanud selle, mille poole iga suur teadlane pürib: esitage küsimusi, millele me ei tea, kuidas vastata. See tuletab meile meelde, et füüsika pole täielik, et kosmos hoiab endiselt saladusi jää, vaikuse ja teooria kihtide all.

Kui need signaalid on reaalsed, võime olla inimkonna teadmiste radikaalse laienemise äärel. Aga kui need on valed, on see samuti väärtuslik: teadus edeneb sama palju oma edusammude kui ka piiride tõttu. Sest iga kord, kui universum näib oma reegleid rikkuvat, See kutsub meid sügavamale vaatama, paremini mõtlema ja mitte leppima sellega, mida me juba teame.